【正文】 要求為： (1)供電可靠性。 變壓器的基本參數(shù)如下 ： 表 31 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 7 型號 額定 容量（ KVA） 額定電壓（ KV） 連接組別 阻抗電壓（ %） 空載電流（ %） 損耗 （ KW） 高 壓 中 壓 低 壓 高低 高 中 中低 空 載 負(fù)載 SFSZ950000/110 50000 110177。系統(tǒng)通過 110KV I、 II修馬 T架空線路向變電站供電，距離 30KM，系統(tǒng)最大運(yùn)行方式折算至設(shè)計變電站高壓母線的阻抗標(biāo)幺值 ， jS =100MVA。 電氣二次部分 要求：決定保護(hù)方案，對各種保護(hù)的整定計算、分析和論證。首先根據(jù)任務(wù)書上所給 相關(guān)資料 ，分析負(fù)荷發(fā)展趨勢。然后通過對擬建變電站的概 況 以及出線方 面 來考慮，并對負(fù)荷資料的分析， 以及從 安全 、 經(jīng)濟(jì)及可靠性 等 方面考慮，確定了 110kV， 35kV， 10kV 輸電線路及母線 的主接線，然后又通過負(fù)荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)及型號 。 設(shè)計原始資料 群英 110KV 變電站處于焦作市山陽區(qū)，地平、交通便利，進(jìn)出線方便，空氣污染輕微；待設(shè)計變電所選在黃沙土地上 ，土壤電阻率 P≤500Ω *M。系統(tǒng)容量設(shè)計時計算值為 500MVA。8% 177。主接線的設(shè)計首先應(yīng)滿足這一要求；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，要求停電范圍小，恢復(fù)供電快。在確保供電可靠、滿足電能質(zhì)量的前提下，要盡量節(jié)省建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用，減少用地面積。同類型變電所采用相同的主接線形式，可使主接線規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，有利于系統(tǒng)運(yùn)行和設(shè)備檢修。 計算短路電流的目的 計算短路電流的目的 有：保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行、 正確選擇 電氣設(shè)備、校驗(yàn)電氣設(shè)備。 短路電流的危害 所謂短路 ，就是電力系統(tǒng)中一切不正常的相與相之間或相與地直接發(fā)生通路的情況。 2）兩相短路。除三相短路外的其他短路都是不對稱性短路，每相電流和電壓數(shù)值不相等，相角也不同。周期分量 zi 先開始衰減，然后逐漸增加到穩(wěn)態(tài)值 i? 。 3）超瞬變短路電流有效值 I′：用來作繼電 保護(hù)的整定計算和校驗(yàn)斷路器的短流量。 二、 短路計算 計算系統(tǒng)電抗 短路電流的標(biāo)幺值計算法 短路電流計算 ,根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際情況 ,可以采用標(biāo)幺值或有名值計 算 ,那 種方法方便就采用那種方法 .在高壓系統(tǒng)中通常采用標(biāo)幺值計算 . 所謂標(biāo)幺值 ,是實(shí)際值與基準(zhǔn)值之比 . 標(biāo)幺值沒有單位 .設(shè)所選頂 \定的基準(zhǔn)值電壓 ,基準(zhǔn)電流 ,基準(zhǔn)容量及基準(zhǔn)電抗分別為 jU ,jI , jS , jX ,則這一元件的各已知量的標(biāo)幺值分別為 j jUU U? ?,J jSS S? ?, 3 jJ JjUIIIIS? ?? 233/3j j jj j j jjjI X I X SXXXX U UUI? ? ? ? ? 式 中： S、 U、 I、 X以有名單位表示的容量 (MVA)、 電壓 (KV)、 電流 (KA) 、河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 12 電抗 ??? ； jS 、 jU 、 jI 、 jX 以基準(zhǔn)量表示的容量 (KVA)、 電壓 (KV)、 電流 (KA)、電抗 ??? 。采用此方法計算，須將各電壓等級的電氣元件參數(shù)都?xì)w算到同一電壓等級上來。常見的同時也是 危險的故障是發(fā)生各種形式的 短路。 （ 4） 破壞電力系統(tǒng)各發(fā)電廠之間并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，導(dǎo)致事故擴(kuò)大，甚至造成 整個系統(tǒng)瓦解。 所謂繼電保護(hù)裝置，就是 一種能夠反應(yīng)電力系統(tǒng)故障和不正常狀態(tài) ，并 及時動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的 自動 化 裝置。 電網(wǎng) 繼電保護(hù)和安全自動裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分。 電路系統(tǒng)的電氣設(shè)備和線路 除了必要的主保護(hù)外，還需要考慮后備保護(hù)和輔助保護(hù)的問題。 近后備指當(dāng) 本組件的 主保護(hù)拒 絕 動作時，由本 組件的 另一套保護(hù) 作為 后備而實(shí)現(xiàn)保護(hù)； 當(dāng)斷路器拒 絕 動作時 ， 由 同一發(fā)電廠或變電所內(nèi)的有關(guān) 斷路器 動作 實(shí)現(xiàn)后備 保護(hù) 。 ，保護(hù)裝置容許帶有一定的時限切除 故障。以利于運(yùn)行人員分析和統(tǒng)計保護(hù)的動作情況。 ，保護(hù)裝置應(yīng)有足夠的靈敏系數(shù)； 對反應(yīng) 故障參數(shù)增加 的保護(hù)裝置： 對反應(yīng) 故障參數(shù)減少 的保護(hù)裝置： 算值短路故障參數(shù)的最大計保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性 保護(hù)裝置的動作參數(shù)靈敏系數(shù) ? 各種保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)應(yīng)滿足電力系統(tǒng)《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》（ SDJ— 83）的規(guī)定。 ，并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同 (例如有無經(jīng)常值班人員 )發(fā)出信號，以便值班人員進(jìn)行處理，或由裝置自動地進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行會引起事故的電氣設(shè)備予以切除。任何電力設(shè)備 (線路、母線、變壓器等 )都不允許在無繼電保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行。 在事先規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，設(shè)備或線路 發(fā)生金屬性短路時，保護(hù)裝置 需要 必要的靈敏系數(shù)，各類保護(hù)的最小靈敏系數(shù)在規(guī)程中有具體規(guī)定。 輸電線路的主保護(hù) 根據(jù) 動作時間 劃分為全線瞬時動作 及 按階梯時限特性動作兩 類。 在我國 220kV 及以上輸電線路，廣泛采用高頻閉鎖負(fù)序方向保護(hù)。油箱外的故障，主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。 根據(jù) 上述 變壓器的 各種 故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)等一系列問題， 變壓器一般裝設(shè)下列繼電保護(hù)裝置： 對于 變壓器油箱內(nèi)部故障 以及 油面下降 ，應(yīng)裝設(shè) 瓦斯保護(hù)。 ： (1) 一般氣體繼電器氣體容積整定范圍為 250300 立方厘米，變壓器容積在 1000KVA 以上時，一般正常整定為 250 立方厘米，氣體容積整定值是利用調(diào)節(jié)重錘的位置來改變的。因此，為了防止穿越性故障時瓦斯保護(hù)誤動作，故對本站的主變的瓦斯保護(hù)可將油流速度整定在 1m/s 左右。 (2) 容量為 6300KVA 以上 的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)而以過電流保護(hù)作為其后備保護(hù)。 3） 負(fù)序電流保護(hù)和單相式低電壓啟動的過電流保護(hù)， 一般用于大容 量升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器 。 。 二、 變壓器保護(hù)的整定方法 變壓器電流速斷保護(hù) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 27 對于 202110000KVA 及以下較小容量的變壓器，可采用電流速斷保護(hù)作變壓器的主保護(hù)。 所以說 減小或消除不平衡電流對差動保護(hù)的影響是變壓器差動保護(hù)中很重要的問題之一。所以 在變壓器過勵磁時 要保證 不誤動作 ； 變壓器縱差保護(hù)與發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)一樣也可以 通過 采用比率制動 特性縱聯(lián)差動 或標(biāo)記制動 式差動 方式 來 達(dá)到外部短路不誤動和 快速有效切除內(nèi)部所發(fā)生故障 內(nèi)部 的 目的。 所以各測電流的相位可能不一致，這樣使外部短路時不平衡電流增大，所以變壓器的縱差保護(hù)的最大制動系數(shù)比發(fā)電機(jī)的最大靈敏度相對較低。這是因?yàn)樽儔浩鞯姆纸宇^經(jīng)常在改變，二差動保護(hù)的電流回路在帶電的情況下是不能進(jìn)行操作的。變壓器依靠瓦斯或壓力保護(hù)來反應(yīng)。如果靈敏度不夠，可采用帶復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護(hù)。 作為各電壓側(cè)母線和線路的后備保護(hù)，要求它動作后跳開本側(cè)的斷路器 ，作為變壓器斷路器與其電流互感器之間死區(qū)故障的后備保護(hù)。 就 雙繞組 降 壓變壓器 來說 ，過負(fù)荷保護(hù)裝設(shè)在高壓側(cè) 一端 。 （ 2） 動作時限的整定：動作時限為 10～ 15s，一般用于信號。按躲過變壓器的最大負(fù)荷電流來整定。 三、 變壓器差動保護(hù)整定計算 計算變壓器各側(cè)的一次及二次電流值，并選擇電流互感器的變比，如表所示。 （ 2）躲開電流互感器二次回路斷線時變壓器的最大負(fù)荷電流： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 31 .maxrel LI K I? 10.m a x 103 c o skvL kvPI U ?? .maxLI 變壓器基本側(cè)的最大負(fù)荷電流，當(dāng)無法確定時，可用基本側(cè)的額定電流。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 33 五 、 變壓器過流保護(hù)整定計算 圖 52 變壓器過流保護(hù)單相接線原理圖 過流保護(hù)采用三相式接線，且保護(hù)應(yīng) 裝在電源側(cè)。對 110kv 降壓變電站， 6～ 10kv 側(cè)取 ～ ； 35kv 側(cè)取 ～ 。 應(yīng)用 BZT 裝置的一次接線圖如圖 71 所示，圖 71(A) 是備用電源自動投入的例子。 BZT 通常按工作母線失去電壓原則啟動，而且只能在電源斷路器斷開后投入，動作只應(yīng)一次。 KT為時間繼電器。 正常工作時 一次回路的 QF QF3 閉合，電源 S1 供電， QF2 斷電，電源 S2母線上有電，處于備用狀態(tài)。 閉鎖繼電器 BSJ 室為保證備用電源只投入一次而設(shè)的，在工作電源正常供電時，它的線圈有電，接點(diǎn)閉合，當(dāng) QF3 跳閘后，其輔助接點(diǎn) 22 斷開， BSJ河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 37 線圈即失電，但其接點(diǎn)延時 斷開，以保證 QF 可靠的合閘。 甚至 在電力系統(tǒng)中樞變電所的母線上發(fā)生故障時，還可能 使電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 受到破壞，因而造成比較嚴(yán)重的后果 。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 39 圖 81 對于降壓變電所低壓側(cè)采用分段母線的系統(tǒng)，正常運(yùn)行時 QF5 斷開，則 K點(diǎn)故障就可以由變壓器下的過流保護(hù)使 QF QF2 跳閘予以切除。 二、 母線的保護(hù)方式 母線的保護(hù)方式有兩種：一種是利用供電元件的保護(hù)兼做母線保護(hù) ，它利用變壓器的過 電流保護(hù)切除低壓母線故障 ；另一種是采用專門的母線保護(hù) ，利用完全電流差動母線保護(hù) 。 圖 53 QF 3 1 1QF 2S 2KT KV 1KM 2KV 1 KV 2KM 1BSJ電源電源 +KO 2QF 1QF 3 QF 2QF 1 QF 2QF 5QF 4QF 3S 1 S 2 S 1 S 2( A )( B )河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 38 圖 72 八、 母線保護(hù) 一、 母線保護(hù) 簡介 母線是電能集中和分配的重要設(shè)備， 發(fā)電廠和變電所的母線 是電力系統(tǒng)的重要組成元件之一。 故障時 當(dāng)電源 S1 線路上發(fā)生故障時， QF1 跳閘，工作母線失去電壓， KV1 失電，其常閉接點(diǎn)閉合。 BSJ 為閉鎖延時繼電器，其任務(wù)是保證備用電源只合閘一次。 如圖 72所示是 BZT 一種典型原理接線。 圖 71(B) 是雙電源分段母線采用 BZT 的例子。 保護(hù)的靈敏度為： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 34 .minKsen opIK I? 在被保護(hù)變壓器受電側(cè)母線上短路時， senK ＝ ～ 2；在后備保護(hù)范圍末端短路時， senK ＝ 。 確定 .maxLI 時，應(yīng)考慮下列兩種情況： （ 1） 對并列運(yùn) 行的變壓器，應(yīng)考慮切除一臺變壓器以后所產(chǎn)生的過負(fù)荷。 . 1 .3 ( 0 .0 5 8 0 .0 5 0 .0 2 5 0 .1 1 1 ) 1 4 1 4 0 4 2 8 3 ( )o p c a lIA? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 4）確定基本側(cè)工作線圈匝數(shù)： 繼電器的動作電流： .. 4283 7 .1 4 ( )600c o n o p c a lo p r c a lTAKIIAn? ? ? 基本側(cè)工作線圈匝數(shù)： ow .c a lo p r .c a l100 147 .1 4AWWtI? ? ? ,.d set w calWW? ，故 選擇 14 匝。 短路電流已在表 42中給出 四、 縱差保護(hù)的整定計算 （ 1）躲過變壓器勵磁涌流： op . c a l 1 .3 1 2 7 4 9 3 5 7 3 .7 ( )r e l u NI K K I A? ? ? ? ? relK 可靠系數(shù)，取 ； UK 勵磁涌流最大倍數(shù)， 在采用加強(qiáng)速飽和變流器差動保護(hù) uK 取 1。動作時限比由變壓器供電的線路保護(hù)裝置的最大時限大一時限階段，一般取 ～ 。就 單側(cè)電源的變壓器 而言 ，保護(hù)裝置的電流互感器 應(yīng)該裝設(shè) 在電源側(cè)，以便在發(fā)生變壓器內(nèi)部故障而瓦斯或差動保護(hù)拒 絕 動 作 時，由過電流保護(hù)經(jīng)整定時限動作后，作用于變壓器兩側(cè)斷路器跳閘。 按 躲過變壓器的額定電流來整定 dzjI =（ ～ ） 1ebI n dzjI 過負(fù)荷保護(hù)裝置動作電流整定值（ A）； ebI 變壓器額定電流（ A） 。 變壓器的過負(fù)荷一般是三相對稱的， 過負(fù)荷保護(hù) 接于河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書 29 一相 電流， 便可以 延時 作用于信號 。 電源側(cè) 需要有后備保護(hù)裝置 ， 此裝置可以 作為差動保護(hù)、瓦斯保護(hù)的后備或相鄰元件的后備。 變壓器后備保護(hù) 相間后備保護(hù)配 置是為了 反應(yīng)變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電